崗南、黃壁莊水庫及流域污染防治及生態(tài)修復(fù)

王琳

摘要：崗南、黃壁莊水庫是石家莊市居民的主要生活飲用水源地，供應(yīng)市區(qū)70%的生活用水，同時也作為首都北京的應(yīng)急水源地，保護其水質(zhì)至關(guān)重要。然而，崗南、黃壁莊水庫隨著人類活動的加劇，水體受污染程度越來越大，加強防護與生態(tài)修復(fù)迫在眉睫。為此本文介紹了崗南、黃壁莊水庫的概況，并對其現(xiàn)狀污染情況進行調(diào)查與分析，針對不同污染源提出污染防治對策，以及結(jié)合水庫現(xiàn)狀情況，提出生態(tài)修復(fù)建議。

Abstract： Gangnan Reservoir and Huangbizhuang Reservoir are the main drinking water source of Shijiazhuang， they supply 70% domestic water for city and also the emergency water source of Beijing. It is very important to protect their water quality. However， with the intensifies of human activity， the water pollution degree of Gangnan Reservoir and Huangbizhuang Reservoir is more and more serious. It is imminent to enhance the protection and ecological restoration. This paper introduces the overview of Gangnan Reservoir and Huangbizhuang Reservoir and investigates and analyzes its status quo of pollution. Aimed at the different sources of pollution， the control measures are put forward. Combined with the current situation of the reservoirs， the ecological restoration recommendations are put forward.

關(guān)鍵詞：生活飲用水；水源地；污染防治；生態(tài)修復(fù)

Key words： drinking water；water source；pollution prevention and control；eco-restoration

中圖分類號：X171.4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）09-0180-03

0 引言

近年來，隨著石家莊市環(huán)境形勢的發(fā)展，水源保護的重要性日益突出。崗南、黃壁莊水庫作為石家莊市的主要飲用水源地，于1996年開始向市區(qū)供水，到2011年供水量分別為崗南水庫8000萬m3，黃壁莊水庫1300萬m3，占市區(qū)總供水量的70%以上。同時，崗南、黃壁莊水庫也是北京的備用水源地，于2008年開始供水，到2011年供水量已達到7000萬m3，總供水量為5億m3。

水資源危機目前已成為世界上一個十分尖銳的社會問題，不僅表現(xiàn)在水量不足，更反映在水質(zhì)惡化。崗南、黃壁莊水庫水環(huán)境也隨著人類活動的加劇，水體受污染程度越來越大，水質(zhì)指標(biāo)的過高，直接影響石家莊市居民的飲用水安全、農(nóng)副產(chǎn)品質(zhì)量與食品安全等方面，更對社會可持續(xù)發(fā)展有著重要的影響。因此，需要對崗南、黃壁莊水庫及流域污染進行防治并對其水庫生態(tài)進行修復(fù)。

1 崗南、黃壁莊水庫上游流域污染現(xiàn)狀

崗南、黃壁莊水庫上游污染源包括點源和非點源，點源主要包括各種工廠、企業(yè)等，根據(jù)2008年第十屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第三十二次會議修訂《中華人民共和國水污染防治法》，以及2009年河北省第十一屆人民代表大會常務(wù)委員會批準(zhǔn)《石家莊市崗南黃壁莊水庫飲用水水源污染防治條例》，石家莊市各級政府部門對崗南、黃壁莊水庫及流域附近工業(yè)污染源進行了大力整頓有污染嚴(yán)重的企業(yè)通過各種措施實施了關(guān)停、整頓、搬遷和污染源治理，使一、二級保護區(qū)內(nèi)無排放污染物項目，甚至準(zhǔn)保護區(qū)內(nèi)的工業(yè)企業(yè)數(shù)量大大減少，污染物排放量也隨之大大減少。

隨著上游流域點源污染治理力度的加強，非點源污染已逐步成為崗黃水庫上游的主要污染源，這主要是由于上游流域地貌以丘陵、山地為主，坡耕地占了耕地面積很大比例，而且植被覆蓋率低，上游廣大農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，經(jīng)濟落后，生活污水、垃圾隨意排放，一遇降雨，積存在土壤中的污染物隨著降雨徑流帶入河流和庫區(qū)，成為非點源污染物，嚴(yán)重影響庫區(qū)水質(zhì)，主要表現(xiàn)在汛期流入水庫水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)濃度高于非汛期，庫區(qū)水體TN、TP濃度較高。

非點源污染是指污染物在降水和徑流沖刷作用下從整個集水面上匯入受納水體而引起的水體污染。從廣義上講，除從明確排污口排出的工業(yè)廢水、城市生活污水和城市污水處理廠出水外，其它能夠造成水體污染的污染源都屬于非點源污染。目前崗南、黃壁莊水庫上游流域非點源污染主要包括村鎮(zhèn)生活污染、農(nóng)田化肥農(nóng)藥污染及水土流失等。

2 崗南、黃壁莊水庫上游流域污染防治

控制對水庫及上游流域的污染主要從兩個方面：一是控制污染擴散源，即控制非點源污染的產(chǎn)生和排放；二是減少污染物向受納水體的運移。具體內(nèi)容主要包括：減少污染物的產(chǎn)生與排放，如統(tǒng)一收集與處理生活污水，生活垃圾的綜合利用與無害化處理等；降低污染物的遷移能力，如利用農(nóng)耕、水庫濱帶生態(tài)建設(shè)等。

2.1 生活污水污染防治

各縣城的城鎮(zhèn)污水處理廠及配套的污水管網(wǎng)建設(shè)比較完善，可以做到集中收集、統(tǒng)一處理，但遠離縣城的偏遠農(nóng)村區(qū)域，村鎮(zhèn)分布相對分散，生活污水基本上沒有經(jīng)過任何處理便排放，對河流水質(zhì)產(chǎn)生一定影響。

對此提出處理方案：對各村鎮(zhèn)街道進行路面硬化，并加大力度建設(shè)排水管網(wǎng)系統(tǒng)，并根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r和污水量建設(shè)適宜的污水處理（站）廠。對于這些比較分散的村鎮(zhèn)，其廢水宜采用合流制暗渠收集，收集后的生活污水要進行統(tǒng)一處理，污水處理工藝要因地制宜，根據(jù)各村鎮(zhèn)經(jīng)濟水平和村鎮(zhèn)規(guī)模大小，要充分考慮其投資、占地、運行維護、運行費用以及水質(zhì)要求等方面因素，綜合考慮后選擇最適合的。經(jīng)過集中收集處理后的生活污水，可用于灌溉農(nóng)田、草坪、林地等，從既做到資源綜合利用，又避免直接排入河流或水庫中。

2.2 生活垃圾污染防治

人們在生活過程中會源源不斷地產(chǎn)生各種生活垃圾，并存在于人們賴以生存的生活環(huán)境中，如不妥善處理不但污染居民的生活環(huán)境，還可防止垃圾中的氮、磷侵蝕土壤、污染水體。生活垃圾的隨意堆放占用居民有限的生活空間，垃圾腐蝕后產(chǎn)生的惡臭氣味以及滋生出的蚊蟲鼠蠅等均對居民的生存環(huán)境造成污染和影響。此外，水庫及上游支流周邊農(nóng)村生活區(qū)所產(chǎn)生的生活垃圾是其流域污染的重要來源之一。

河（庫）岸邊垃圾腐蝕后侵蝕土壤，再通過土壤流失污染水體；也可直接進入水體后，通過降解釋放污染物質(zhì)；即使在距水源較遠的陸地上堆積，也可通過降雨腐化溶出，并通過雨水流入水體。此外，垃圾進入河道中堆積，影響水體的流動，降低河道自凈容量。

解決垃圾問題首先就是選擇合理的垃圾處理技術(shù)，其主要有四種：衛(wèi)生填埋、堆肥（好氧發(fā)酵）、沼氣（厭氧發(fā)酵）與焚燒。適用于農(nóng)村地區(qū)的固體廢棄物處理技術(shù)特征及使用范圍見表1。垃圾衛(wèi)生填埋作為垃圾處理的最終方式，因其處理成本低，比較適合農(nóng)村情況，因而得到了廣泛的應(yīng)用。發(fā)展農(nóng)村沼氣對于解決山區(qū)農(nóng)村能源短缺問題，解決農(nóng)村固體廢棄物污染具有顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益；利用人畜糞便、農(nóng)田秸稈等生產(chǎn)沼氣，解決了農(nóng)村燃料來源；產(chǎn)生的沼渣、沼液是良好的有機肥，有利于作物的吸收；由于有機廢棄物均能作為生產(chǎn)沼氣的原料，所以固廢的堆置和散失的問題也得到解決，環(huán)境衛(wèi)生條件得到改善，氮、磷污染物的流失得以控制。

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經(jīng)調(diào)查，本地區(qū)城鎮(zhèn)生活垃圾處理主要以衛(wèi)生填埋為主，其處理成本較低，又可做到無害化的最終處理，因而應(yīng)用最為廣泛。本此主要是針對水庫周邊農(nóng)村地區(qū)的垃圾處理，從目前經(jīng)濟情況以及技術(shù)能力來看，處理成本較低的衛(wèi)生填埋技術(shù)最為合適。

解決垃圾問題不但要選擇合理的處理技術(shù)，垃圾的收集、貯運也是重要的解決部分。只有對生活垃圾統(tǒng)一管理、集中處置，才可以營造潔凈良好的生存環(huán)境。

目前，各縣城的城鎮(zhèn)生活垃圾基本可以做到集中收集，街道兩旁及生活區(qū)都設(shè)置了垃圾箱，環(huán)衛(wèi)人員定期對垃圾進行收集和轉(zhuǎn)運。石家莊的生活垃圾處理主要以填埋為主，但處理設(shè)施容量有限，日積月累的生活垃圾早已經(jīng)超過了現(xiàn)有垃圾填埋場的承載能力。新增的垃圾無處處理的同時就要建設(shè)新的填埋場，以滿足需求。

水庫周邊的生活區(qū)都是較縣城相對偏僻的村鎮(zhèn)，其特點是居住較為分散，覆蓋面積較大，人口較不集中，生活垃圾產(chǎn)生量較大且隨意堆放。因此，需要在村鎮(zhèn)街頭設(shè)立垃圾箱，田間可設(shè)垃圾坑，定點收集，定時清運。

2.3 水庫岸帶生態(tài)防護

岸帶是指水陸交界處的兩邊，直至河水影響消失為止的地帶。它是濕地的重要組成部分，并在調(diào)節(jié)氣候、保持水土、防洪、保護流（水）域生態(tài)平衡等方面起著重要的作用。

河流水庫岸帶是水源水質(zhì)最后的保護屏障，在陸地與水體之間增加濕地面積或建造植被緩沖帶，其一功能是阻滯地表徑流瞬時大量涌入，減輕洪峰所帶來的影響；其二功能是穩(wěn)固陸地與水體間的土壤，防止長期侵蝕后的水土流失；其三功能是過濾徑流所帶來的污染物（N、P養(yǎng)料），防止污染物過多而影響水體水質(zhì)，進而預(yù)防養(yǎng)料過剩所造成水域生態(tài)系統(tǒng)的破壞。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，岸邊植被帶對氮的截流率為89%，而農(nóng)田的截流率為8%，磷的截流率分別為80%和41%。因此建設(shè)河流濱帶，將會有效控制坡耕地和平原農(nóng)田非點源污染的形成，這是控制地表徑流的有效手段，給水環(huán)境污染設(shè)置了一道有效防線，保護河流水質(zhì)。健康的河岸生態(tài)系統(tǒng)不僅可以“防洪”，還可以加強陸地的“水土保持”，防止水體出現(xiàn)“富營養(yǎng)化”。因此，它對整個流域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定循環(huán)起著重要的作用。

目前，崗南、黃壁莊水庫均沒有健康的岸帶生態(tài)系統(tǒng)，河岸被侵蝕，岸帶土壤被沙化，水陸交錯植被群落受到破壞。因此需要根據(jù)現(xiàn)有水庫岸帶生態(tài)情況進行修復(fù)。水庫岸帶生態(tài)修復(fù)主要建設(shè)植被過濾帶，其有很多種，包括草地、灌木、林木以及混合過濾帶，但從耗資和維護上考慮，應(yīng)用最為普遍的草地過濾帶最合適。草地過濾帶的寬度越寬，其過濾效果越好，岸帶所起防護作用越大，但建設(shè)越寬占用土地越多，耗資越大，一般合理的寬度為5-8m。

水庫與河流相比較其流速較緩，水源停留時間較長，更容易受周圍各種因素影響其水質(zhì)，在保護水源不受污染的同時，也要重視保護水庫生態(tài)系統(tǒng)，保障其良好循環(huán)，提高水庫的自凈能力。因此在水庫岸帶生態(tài)修復(fù)的同時，還需要改善水域生態(tài)系統(tǒng)中的水環(huán)境。

2.4 水域生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)——人工濕地

人工濕地系統(tǒng)是一種生物污水處理技術(shù)，其基本凈化機理是：人工濕地對廢水的處理綜合了物理、化學(xué)和生物的三種作用。濕地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時，大量的SS被填料和植物根系阻擋截留，有機污染物則通過生物膜的吸收、同化及異化作用而被去除。

濕地系統(tǒng)中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍的環(huán)境中依次出現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)，而且還可以通過硝化、反硝化作用將其除去，最后濕地系統(tǒng)更換填料或收割栽種植物將污染物最終除去。

庫區(qū)內(nèi)人工濕地優(yōu)選適于濕地系統(tǒng)的高效去除N、P的水生植物，如蘆葦、蒲草等，這兩種水生植物能夠在當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境中茂盛生長的，并很容易移栽入濕地中。蘆葦是一種多年生禾本科的挺水植物，頸部高達2.0m，其根系發(fā)達，長約50cm，具有較強的耐水性和去污能力，以及較強的輸氧能力，是一種良好的凈水植物。蒲草為多年生天南星科挺水植物，頸部以上能達到1.5m，根系長度可有50cm，具有較強的除氮能力。

實驗濕地系統(tǒng)前半部分種植蘆葦，后半部分種植蒲草，形成表流人工濕地。其有效區(qū)域為16.10m×5m×0.20m=16.1m3。

整個濕地系統(tǒng)試運行兩個月，夏秋季穩(wěn)定運行三個月，冬季運行一個月。取樣檢測的主要指標(biāo)為PH、濁度、COD、TN、TP等。人工濕地系統(tǒng)自建成起晝夜連續(xù)運行，采樣與監(jiān)測每周進行一次。

這兩套人工濕地系統(tǒng)于5月至11月期間運行，共約6個月。整個系統(tǒng)同樣經(jīng)歷了試運行、穩(wěn)定運行期、冬季運行期三個階段。

濕地系統(tǒng)對濁度、COD、TN、TP的去除效果分別見圖1。

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從圖1中可以看出，試驗期間進水濁度在3.5-12NTU之間，兩濕地的出水濁度都非常穩(wěn)定，基本穩(wěn)定在1NTU左右。

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從圖2中可以看出，該系統(tǒng)對水源水中COD的去除效果比較差，甚至偶爾還會出現(xiàn)出水濃度高于進水濃度，即使較穩(wěn)定期間，對其去除效率基本在10%左右。

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從圖3中可以看出，該系統(tǒng)對總氮的去除效果很好，而且很穩(wěn)定。夏秋季節(jié)時出水濃度基本在1mg/L左右，去除效率基本在60%-90%之間。

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從圖4中可以看出，該系統(tǒng)對總磷的去除效果還是很顯著的，穩(wěn)定期TP的去除率能夠達到50%以上。

綜上數(shù)據(jù)可以得出，本實驗濕地處理微污染水源水的濁度有較好的處理效果，出水濁度非常穩(wěn)定，基本穩(wěn)定在1NTU左右；對COD的去除效果比較差，偶爾還有高出進水濃度的情況，較穩(wěn)定時去除率在10%左右；對TN的去除率很高，出水濃度基本維持在1mg/L左右，去除效率基本在60%-90%之間；對總磷的去除效果還是很顯著的，穩(wěn)定期TP的去除率能夠達到50%以上。

3 結(jié)論

崗南、黃壁莊水庫上游污染治理已經(jīng)迫在眉睫，水質(zhì)污染直接影響居民飲水健康。本文中通過點、面污染源，分析水源可能受到的污染，并分別對其進行歸納整理。由此，對崗南、黃壁莊水庫上游流域提出污染防治措施與建議，分別對生活污水、生活垃圾提出有針對性的污染防治措施以及水庫岸帶的生態(tài)修復(fù)和改善水域生態(tài)系統(tǒng)中的水環(huán)境。通過實驗證明人工濕地系統(tǒng)對這種微污染的水源治理效果還是很顯著的。崗南、黃壁莊水庫上游水質(zhì)在控制點、面污染源的同時，加上岸帶生態(tài)防護以及人工濕地的治理將會有很大的改善。

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